C++中的虚函数和纯虚函数

C++是一种面向对象的编程语言，它提供了虚函数和纯虚函数的概念，用于实现多态性和动态绑定。虚函数和纯虚函数都是用于实现基类和派生类之间的多态关系，但它们在使用和定义上有一些差异。

虚函数

虚函数是在基类中使用virtual关键字声明的成员函数，它允许在运行时根据对象的实际类型而不是指针或引用的静态类型来调用相应的函数。虚函数通过动态绑定的方式实现多态性。

例如，考虑下面的例子：

class Shape {
public:
    virtual void draw() {
        cout << "Drawing a shape." << endl;
    }
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "Drawing a circle." << endl;
    }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "Drawing a rectangle." << endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shapePtr = new Circle();  // 创建指向Circle对象的基类指针
    shapePtr->draw();  // 动态绑定调用Circle对象中的draw函数
    
    shapePtr = new Rectangle();  // 修改指针指向Rectangle对象
    shapePtr->draw();  // 动态绑定调用Rectangle对象中的draw函数

    return 0;
}

在上面的例子中，Shape类有一个虚函数draw()，Circle和Rectangle类分别重写了draw()函数，实现了自身的具体绘制逻辑。通过创建基类指针指向派生类对象，并调用draw()函数，程序在运行时根据对象的实际类型选择相应的函数进行调用。

纯虚函数

纯虚函数是在基类中声明但没有实现的虚函数，它通过在函数声明后面加上=0来表示。纯虚函数的目的是为了在基类中定义一个接口，要求派生类必须实现该函数。

例如，考虑下面的例子：

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;  // 声明纯虚函数
};

class Circle : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "Drawing a circle." << endl;
    }
};

class Rectangle : public Shape {
public:
    void draw() {
        cout << "Drawing a rectangle." << endl;
    }
};

int main() {
    Shape* shapePtr = new Circle();  // 创建指向Circle对象的基类指针
    shapePtr->draw();  // 动态绑定调用Circle对象中的draw函数
    
    shapePtr = new Rectangle();  // 修改指针指向Rectangle对象
    shapePtr->draw();  // 动态绑定调用Rectangle对象中的draw函数

    return 0; 
}

在上面的例子中，Shape类有一个纯虚函数draw()，派生类Circle和Rectangle都必须实现该函数，否则会被视为抽象类。通过使用纯虚函数，我们可以定义一个共有的接口，要求所有的派生类必须实现该接口。

总结

虚函数和纯虚函数是C++中实现多态性的重要机制。虚函数通过动态绑定的方式，在运行时根据对象的实际类型调用函数；纯虚函数则用于定义抽象类，要求派生类必须实现指定的接口。虚函数和纯虚函数的使用可以帮助我们实现面向对象编程的原则，更好地设计和组织代码。

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